CN106300959A - 用于高功率因数单相整流器的系统、方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于高功率因数单相整流器的系统、方法和设备。本发明揭示用于宽带AC到DC转换的系统、方法和设备。在一个方面中，提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电DC输出的功率转换设备。所述功率转换设备包含第一整流器电路，其经配置以将所述交流电整流为第一直流电。所述功率转换设备进一步包含平均电路，其经配置以对从所述第一整流器电路接收的所述第一直流电求平均且提供第二直流电。所述功率转换设备进一步包含第二整流器电路，其经配置以将所述交流电整流为第三直流电。从所述第二直流电和所述第三直流电导出所述直流电输出。

Description

用于高功率因数单相整流器的系统、方法和设备
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2012年11月13日、申请号为201280056887.5、发明名称为“用于高功率因数单相整流器的系统、方法和设备”的发明专利申请案。
技术领域
本发明大体涉及宽带交流电(AC)到直流电(DC)转换。更特定来说，本发明针对一种用于宽带AC到DC转换的高功率因数单相整流器拓扑。
背景技术
大量且多种系统使用直流电(DC)供电和操作。举例来说，多种电子装置使用DC供电，其包含例如移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器等。另外，例如电动车辆中的电池也使用DC充电且提供DC输出。用于向电子装置提供功率或用于对电池充电的许多电源提供交流电(AC)。归因于与DC相比可有效传递长距离功率以及产生AC方面的效率的相对优点，通常使用交流电来提供功率。因此，许多系统中需要功率转换电路将AC转换为DC。举例来说，当利用DC对电池充电或对装置供电时，通常使用电源，其接收AC且将AC转换为DC以供用于对电池或依赖于DC的装置充电或供电。因为转换期间功率经常丢失，所以增加AC到DC转换的效率的系统是合乎需要的。
发明内容
本发明中描述的标的物的一个方面提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电(DC)输出的功率转换设备。所述功率转换设备包含第一整流器电路，其经配置以将交流电整流为第一直流电。所述功率转换设备进一步包含平均电路，其经配置以对从第一整流器电路接收的第一直流电求平均且提供第二直流电。所述功率转换设备进一步包含第二整流器电路，其经配置以将交流电整流为第三直流电。从第二直流电和第三直流电导出直流电输出。
本发明中描述的标的物的另一方面提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电(DC)输出的功率转换方法的实施方案。所述方法包含经由第一整流器电路将交流电整流为第一直流电。所述方法进一步包含经由平均电路对第一直流电求平均以提供第二直流电。所述方法进一步包含经由第二整流器电路将交流电整流为第三直流电。所述方法进一步包含提供从第二直流电和第三直流电导出的直流电输出。
本发明中描述的标的物的又一方面提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电(DC)输出的功率转换设备。所述功率转换设备包含用于将交流电整流为第一直流电的装置。所述功率转换设备进一步包含用于对第一直流电求平均以提供第二直流电的装置。所述功率转换设备进一步包含用于将交流电整流为第三直流电的装置。所述功率转换设备进一步包含用于提供从第二直流电和第三直流电导出的直流电输出的装置。
附图说明
图1是用于AC到DC转换的示范性系统的功能框图。
图2是包含全波桥整流器电路的如图1所示用于AC到DC转换的示范性系统的示意图。
图3是如图2所示的全波桥整流器电路的示范性电压和电流波形的曲线。
图4是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。
图5是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。
图6是如图5所示的系统的示范性电压和电流波形的曲线。
图7是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。
图8是如图7所示的系统的示范性电压和电流波形的曲线。
图9是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。
图10是如图9所示的系统的示范性电压和电流波形的曲线。
图11是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。
图12是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。
图13是可包含图4-12的用于AC到DC转换的系统的任一者的示范性无线功率转移系统的功能框图。
图14是可在图13的无线功率转移系统中使用的示范性无线功率发射器系统的功能框图。
图15是可在图13的无线功率转移系统中使用且可使用图4-12的用于AC到DC转换的系统的示范性无线功率接收器系统的功能框图。
图16是用于对可包含图13的无线功率转移系统的电动车辆充电的示范性系统的图。
图17是另一示范性无线功率发射器的功能框图。
图18是可使用图4-12的用于AC到DC转换的系统的任一者的另一示范性无线功率接收器的功能框图。
图19是用于将AC转换为DC的示范性方法的流程图。
图20展示用于AC到DC转换的系统的另一示范性功能框图。
具体实施方式
下文结合附图陈述的详细描述希望作为本发明的示范性实施例的描述，且不希望表示其中可实践本发明的仅有实施例。贯穿本描述中使用的术语“示范性”表示“充当实例、例子或说明”，且不一定解释为与其它示范性实施例相比是优选或有利的。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的而包含特定细节。在一些例子中，以框图形式展示一些装置。
如上所述，许多功率应用采用交流电(AC)到直流电(DC)转换来转换例如来自公用电网的功率使得其可用于对电池充电或对依赖于DC的电子装置供电。
图1是用于AC到DC转换的示范性系统100的功能框图。系统100包含电源102，其可提供时变电压以产生单相交流电(AC)。电源102可为提供产生交流电(AC)的时变电压的任何电源。整流器电路104可从电源102接收AC且将交流电整流为恒定直流电(DC)。提供来自整流器电路104的直流电输出以对负载106供电或充电。举例来说，负载106可能为经配置以被充电的电池。负载106还可为使用直流电的任何其它电路，例如电子装置中的集成电路或任何其它电路。
高频AC到DC的整流可导致谐波失真，其减小整流器电路104的效率且产生不合需要的发射。一些整流器电路可不能在高频率下工作，可需要谐振滤波器，具有较差效率或需要多相AC功率。举例来说，有源功率校正可用于公用事业管线频率，然而，因为有源功率校正可需要供应是功率线频率几倍的开关功率，所以其对于几KHz以上的频率可能不可行。可使用谷填充拓扑，然而负载电流可随传入功率波动且因此在几KHz以上可能不可行。还可使用谐振滤波器网络来移除谐波。然而，所述滤波器网络可需要精确的电感器和电容器值，且因此可仅适于窄频率范围。还可将多脉冲整流器拓扑用于多相功率，然而这些可仅适于三相功率网络。如此，需要可在广频率范围上起作用同时还使用单相功率提供高功率因数和减小的谐波的整流器拓扑。
图2是包含全波桥整流器电路204的如图1所示用于AC到DC转换的示范性系统200的示意图。整流器电路204可经配置以接收电源202产生的单相时变交流电且将所接收的AC转换为可提供到负载RL 206的DC。整流器电路204可为包含二极管D1、D2、D3和D4的全波桥整流器，其用以将从电源202接收的AC整流为直流电。经整流DC可由电容器C1平滑以将恒定DC提供到负载RL 206。
图3是如图2所示的全波桥整流器电路204的示范性电压和电流波形330和320的曲线。如图所示，来自电源202的电压波形330提供未失真正弦形状。理想地，整流器电路204中的电流波形320将镜射电压波形330且也具有对应未失真正弦形状。然而，归因于谐波失真等，如上文描述，整流器电路204的电流波形320具有拥有窄峰和谷的宽阶跃。由于所述失真的缘故，系统200的效率减小。更特定来说，功率因数(即，流动到负载206中的真实功率与整流器电路204的的表观功率的比率)减小。负载206的非线性操作也可产生电流波形的失真320，从而导致减小的功率因数。低功率因数指示比电路中可用的功率少的功率供应到负载206。因此，系统200中的效率减小。
图4是根据一个实施例用于AC到DC转换的另一示范性系统400的示意图。单相AC电源402将AC提供到第一和第二整流器电路404a和404b。第一整流器电路404a和第二整流器电路404b可由多种不同类型的整流器电路和整流器电路拓扑形成，如下文将进一步描述。不管所使用的拓扑如何，第一整流器电路404a和第二整流器电路404b均可将来自电源402的交流电整流为直流电。第一整流器电路404a可经配置以将来自电源402的交流电整流为输出处提供的第一直流电。
第一直流电可由平均电路410接收，平均电路410可对第一整流器电路404a的输出求平均。平均电路410的操作可致使平均电路410的输出小于第二整流器电路404b的输出的峰值电压。平均电路410可包括电感器L1和电容器C2。电感器L1与电容器C2可并联电连接。电感器L1与电容器C2的电感可根据系统400的多种设计参数和操作条件选择。平均电路410可进一步包含二极管D5。平均电路410可提供从输出自第一整流器电路404a的第一直流电导出的第二直流电。
第二整流器电路404b还可整流来自电源402的交流电以产生第三直流电。平均电路410的输出与第二整流器电路404a的输出电连接以形成共同输出使得从平均电路410输出的第二直流电与从第二整流器电路404a输出的第三直流电组合。在一个方面中，第二整流器电路404b的最小输出可受平均电路410的输出限制，因为所述输出电连接。在一个方面中，这可导致系统400的电流波形，其是较紧密近似正弦波形的阶跃波形。由于系统400的操作的缘故，谐波减少且功率因数增加。在一个方面中，第一整流器电路404a可表征为较低电压整流器电路，且第二整流器电路404b可表征为与第一整流器电路404a相比较高电压整流器电路。从第二整流器电路404b和平均电路410输出的直流电可进一步由滤波器电路412滤波，滤波器电路412可(尤其)提供大体恒定DC以提供到负载RL 406。滤波器电路412还可经配置以提供功率因数的增加和不合需要谐波的减少。滤波器电路412可包括电感器L2和电容器C3。
图5是根据一个实施例用于AC到DC转换的另一示范性系统500的示意图。图5展示可根据图4的系统400使用的示范性第一和第二整流器电路504a和504b的示意图。第一整流器电路504a包含包括二极管D8、D9、D10和D11的全桥整流器电路拓扑，且经配置以将来自电源502的单相交流电整流为输出处的第一直流电。第二整流器电路504b包括包含二极管D6、D7、D8和D9的全桥整流器电路拓扑以将来自电源502的交流电整流为第二直流电。如图5所示，第一和第二整流器电路504a和504b可共享例如二极管D8和D9等组件。如图所示，第一整流器电路和第二整流器电路504a和504b的每一者可为全桥整流器电路。
第一整流器电路504b的输出(作为第一直流电)提供到包含电感器L3、电容器C4和二极管D12的平均电路510。平均电路510的输出电连接到第二整流器电路504b的输出。组合的直流电输出由包含电感器L4和电容器C5的滤波器电路512滤波，电容器C5可在一个方面中使输出平滑以提供恒定DC。所述输出接着提供到负载RL 506。如图所示，包含二极管D6、D7、D8和D9的全波桥整流器电路与二极管D10和D11串联电连接。图5所示的第一和第二整流器电路504a和504b的拓扑可与如下文描述的其它拓扑相比简化。减少组件数目可提供例如较低成本或增加的效率等各种益处。
图6是如图5所示的系统500的示范性电压和电流波形630和620的曲线。如图所示，电压波形630具有未失真正弦形状。系统500的电流波形620产生较紧密地近似未失真波(尤其与图3的电流波形320相比)的阶跃电流波形620。如较少失真电流波形620所指示，系统500可提供显著谐波减少和增加的功率因数。应了解，图6以及其它图的电压和电流的值出于说明的目的而提供假设值，且多种不同的值和水平是可能的。因为系统500可为非恒定的，所以系统500可在宽广的频率范围上使用。通过使用如图4和5所示的整流器拓扑的组合，电流波形可较紧密地近似正弦波，且系统的操作可允许避免如上文相对于不需要的谐波和减小的功率因数而描述的一些问题。可使用图4和5所示的各个组件的宽广范围的组件值，同时仍提供高功率因数使得可针对宽广范围的频率和操作条件设计系统400和500。
图7是根据一个实施例用于AC到DC转换的另一示范性系统700的示意图。图7展示可根据图4的系统400使用的其它示范性第一和第二整流器电路704a和704b的示意图。第一整流器电路704a包含包括二极管D15、D16、D19和D20的全桥整流器电路。第二整流器电路704b包含包括二极管D13、D14、D15和D16的全桥整流器电路。第二整流器电路704b还包含包括电感器L5和L6的电流倍增器整流器电路。此外，可包含额外二极管D17和D18，如图所示。还可包含电容器C8，如图所示。类似于图5所示的系统500，第一整流器电路704a和第二整流器电路704b可共享各个组件。在此配置中，电流倍增器电路可相对于负载RL 706朝向系统700的底部定位。如先前图4和5所示，第一整流器电路704a的输出连接到平均电路710。第二整流器电路704b的输出在例如节点714处电连接到平均电路710的输出。使用滤波器电路712对节点714处的直流电滤波和/或使其平滑以将恒定DC提供到负载RL 706，如上文参看图4和5所描述。
图8是如图7所示的系统700的示范性电压和电流波形830和820的曲线。如图所示，电压波形830提供未失真正弦信号。虽然电流波形820失真，但图7所示的系统700的拓扑的操作提供较紧密近似未失真正弦曲线(尤其与图3的电流波形320相比)的阶跃电流波形。如电流波形820所示，图7的系统700的整流器电路拓扑可提供显著谐波减少和增加的功率因数。
如图7所示，可根据各种操作条件且为根据系统700驱动的负载尽可能多地减少谐波失真，可针对第一和第二整流器电路704a和704b使用多种不同拓扑。如此，第一和第二整流器电路704a和704b可包含一个或一个以上整流器电路的组合或其它电路与整流器电路拓扑组合以产生所要直流电输出且用于控制电流波形820的失真。
图9是根据一个实施例用于AC到DC转换的另一示范性系统900的示意图。图9展示可根据图4的系统400使用的其它示范性第一和第二整流器电路904a和904b的示意图。同样如上文参看图7描述，代替于使用如图2所示的单一全波桥整流器电路204，可使用包含整流器电路的组合的整流器电路拓扑来提供高功率因数和减小谐波滤波器。第一整流器电路904a可包含形成全桥整流器电路的二极管D26、D27、D28和D29。还可包含电容器C12和C13，如图所示。第二整流器电路904b可包含形成全桥整流器电路的二极管D22、D23、D24和D25。第二整流器电路904b进一步包含电流倍增器整流器电路，其包含与第二整流器电路904b的全桥整流器电路共同的电感器L9和L10以及二极管D24和D25。还可包含电容器C11，如图所示。在一个实施例中，第二整流器电路904b的电流倍增器整流器电路可提供第一整流器电路904a的电压的1.5倍的电压。如上文参看图4、5和7描述，第一整流器电路904a的输出可提供到如上文描述的平均电路910。平均电路的输出可与第一整流器电路904b的输出电连接以产生直流电。此直流电可由如上文描述的滤波器电路912滤波和/或平滑以将较恒定DC提供到负载RL906。
图10是如图9所示的系统900的示范性电压和电流波形1030和1020的曲线。如图所示，电压波形1030展示为未失真正弦曲线。图9的系统900的整流器拓扑的操作产生阶跃电流波形，其也较紧密近似正弦波(尤其与图3的电流波形320相比)。系统900可如上所述减小AC输入(线)的谐波。举例来说，系统900可提供AC线上的第三谐波中>30db的减小，连同第五谐波中9db的减小。可针对上文参看图4、5和7描述的系统的任一者实现类似水平的谐波减小。系统900的组件的组件值可针对电感和电容在广范围上变化。此外，系统900可不谐振且因此可使用广范围的输入频率起作用。如此，系统900可提供高功率因数且增加系统900的效率。如图9所示，第一和第二整流器电路904a和904b的任一者可个别包含不同类型的多个整流器电路(例如，整流器电路拓扑)以进一步根据负载906或其它操作条件控制电流波形的失真。使用如上文展示的整流器拓扑的组合可提供具有与正弦曲线相比尽可能最小失真的电流波形，且避免如上文描述的一些谐波/效率问题。此外，在一些例子中，额外整流器电路可级联以提供功率因数的进一步增加。举例来说，可提供第三整流器电路(未图示)，且其电连接以以供结合第一和第二整流器电路904a和904b使用，以便进一步减小系统900中的谐波且增加功率因数。
图11是用于AC到DC转换的另一示范性系统1100的示意图。图11展示与图9所示类似的电路配置，但其中二极管D31、D32、D33、D34、D35、D36、D37、D38和D39的方向已颠倒。虽然输出极性可与图9相比相反，但系统1100可以与图9的系统900类似的方式起作用且仍提供显著谐波减小。类似地，图4、5和7的任一者的二极管也可颠倒，而不实质上改变系统400、500和700的操作及益处。根据本文描述的原理，其它类似配置也是可能的。
图12是用于AC到DC转换的另一示范性系统1200的示意图。图12展示与图9所示类似的电路配置，但其中可使用同步整流器电路。因此，图9的二极管可用开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8代替，所述开关由来自控制器1250的适当波形驱动以执行与二极管类似的功能。所述开关可为多种不同开关(例如，中继器、MOSFET、BJT等)的任一者。在一些例子中，使用同步整流器电路可允许对整流器操作的较大控制，尤其当操作条件为动态时。当针对开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8以适当波形驱动时，图1的系统1200可类似于图9的系统900起作用。在其它实施例中，可使用半同步整流器电路。举例来说，图9的整流器电路的二极管的仅一部分可用开关代替。类似地，可针对上文参看图4、5和7描述的电路的任一者使用开关代替二极管。根据本文描述的原理，其它类似配置也是可能的。
上文参看图4-12描述的用于AC到DC转换的系统可在涉及使用从AC源驱动的DC的多种其它系统中使用。根据一个示范性实施例，图4-12描述的用于AC到DC转换的系统可在涉及例如以无线方式接收产生交流电的时变电压的形式的功率的用于无线功率转移的系统中使用。可使用以无线方式接收的功率的许多应用依赖于DC对系统供电或为电池充电。举例来说，无线功率可用于以无线方式为电动车辆的电池充电(如下文将进一步描述)或以无线方式为例如手机等电子装置充电(如下文将进一步描述)。如此，以下描述提供可包含如上文参看图4-12描述的用于AC到DC转换的系统的无线功率系统的实例。举例来说，上文参看图4、5、7、9、11和12描述的电源的每一者可为经由场以无线方式感应的时变电压(如下文将进一步描述)。
可通过初级线圈与次级线圈之间的磁耦合实现用于充电或操作(例如，供电)非接触无线功率发射。所述机制类似于交流电电力变压器的机制，其中功率可从初级绕组中的交流电转换到交变磁场中，交变磁场由磁性电路(通常由铁或铁轴承材料组成)耦合到次级绕组，在次级绕组中磁场转换回到交流电(AC)。其它电路将所接收功率转换为直流电(DC)以为例如上文参看图4-9描述的电路等电池充电。
本文使用术语“无线功率”来表示与电场、磁场、电磁场或在不使用物理电导体的情况下在“发射电路”或发射器与“接收电路”或接收器之间发射的其它场相关联的任何形式的能量。下文中，所有这三者将一般地称为场，同时了解纯粹磁场或纯粹电场不辐射功率。这些必须耦合到接收电路以实现功率转移。
图13是示范性无线功率转移系统1300的功能框图。如下文将进一步描述，上文参看图4-12描述的系统可在无线功率转移系统1300中使用。输入功率1302提供到电源1310，电源1310将输入功率1302转换为适于驱动包含发射线圈1304的发射电路的形式，发射线圈1304产生用于提供能量转移的场1308。包含接收线圈1306的接收电路耦合到场1308且产生电功率，所述电功率由接收功率转换电路1320整流和滤波，其经转换以供由耦合到输出功率1330的装置(未图示)存储或消耗。发射线圈1304和接收线圈1306两者分开一距离。在一个示范性实施例中，发射线圈1304和接收线圈1306根据互谐振关系配置，且当接收线圈1306的谐振频率与发射线圈1304的谐振频率非常接近时，发射线圈1304与接收线圈1306之间的发射损耗最小(当接收线圈1306位于其中场1308的大部分磁通线在接收线圈1306附近通过或穿过接收线圈1306的区中时)。
发射线圈1304和接收线圈1306可根据待与之相关联的应用和装置设定大小。通过将发射线圈1304的场的大部分能量耦合到接收线圈1306而非将电磁波中的大多数能量传播到远场，发生有效能量转移。当在此近场中时，可在发射线圈1304与接收线圈1306之间形成耦合模式。发射线圈1304与接收线圈1306周围可发生此近场耦合的区域可在本文中称为耦合模式区。
在如图13所示的一个实施例中，电源1310可接收50/60Hz下的公用事业电力1302，且将其转换为高频AC以驱动发射线圈1304。电源1310可包含将公用事业AC电力转换为脉冲DC的整流器1311。对于大负载(例如，电动车辆充电器)，可使用功率因数校正电路1312来避免过多电流在公用电网中流动。脉冲DC可由大能量存储元件1313滤波为恒定DC。所述DC可接着通过斩波电路1314转换为高频方波且由滤波器1315滤波为正弦波。此输出可接着连接到发射电路的发射线圈1304。在发射线圈1304中流动的高频AC电流可产生脉冲高频磁场1308。发射线圈1304和电容器1316可在操作频率下形成谐振电路，从而产生发射线圈1304与接收线圈1306之间较好的磁性耦合。
接收电路中的接收线圈1306耦合到脉冲高频场1308(例如，磁场)且产生高频AC功率，所述高频AC功率连接到接收功率转换器电路1320。接收线圈1306的电容器1321和电感器1307可在操作频率下形成谐振电路，从而产生发射线圈1304与接收线圈1306之间较好的磁性耦合。AC功率由整流器1322转换为脉冲DC。举例来说，整流器1322可包含上文参看图4-9描述的系统的整流器电路。可包含能量存储装置1323以使脉冲DC平滑为恒定DC。可包含开关模式电源1324以将电压调整为适于经由输出功率1330为电池(未图示)充电的值。电源1310和接收功率转换器电路1320可通过调制磁场1308或在单独通信信道1332(例如，蓝牙、物联网、蜂窝、NFC等)上通信。
如所陈述，发射线圈1304与接收线圈1306之间能量的有效转移在发射线圈1304与接收线圈1306之间匹配或近似匹配的谐振期间发生，且由电源1310在所述频率下驱动。然而，即使当发射线圈1304与接收线圈1306之间的谐振不匹配时，也可转移能量，但效率可受影响。通过将来自发射线圈1304的近场的能量耦合到驻留在其中建立了此近场的附近区域中的接收线圈1306而非将来自发射线圈1306的能量传播到自由空间中而发生能量的转移。近场可对应于其中存在源自发射线圈1304中的电流和电荷的强反应场(其不辐射功率离开发射线圈104a)的区。在一些情况下，近场可对应于发射线圈1304(且针对接收线圈1306，反之亦然)的约一个1/2π波长内的区，如下文将进一步描述。
图14是可在图13的无线功率转移系统1300中使用的示范性无线功率发射器系统1400的功能框图。图14展示可包含将50/60Hz公用电网电力转换为可用于驱动发射电路1404的高频AC所需的功能性的电源的示范性配置，但其它配置对于其它输入电源也是可能的。50/60Hz公用电网电力1402可由线路滤波器1411调节以移除高频噪声和破坏性电压尖峰。整流器1412可将50/60Hz AC转换为脉冲DC。整流器1412可利用上文参看图4-12描述的系统的组件/电路的任一者。
可包含有源功率因数校正电路1413用于调节目的以避免公用电网中归因于异相电压和电流的过多电流以及归因于整流器1412的开关动作的谐波失真。功率因数校正电路1413可调节来自公用电网的电流流动使得其遵循公用电网电压且呈现为具有良好功率因数的电阻性负载。功率因数校正电路1413可类似于开关模式电源，其在经调制以与公用电网电压波形匹配的一系列高频脉冲中从公用电网汲取电流。
可包含能量存储元件1414，且其可为极大电容器或其可由电感器和电容器组成。在任一情况下，所述组件可较大以便存储足够能量从而持续50/60Hz公用电网电力的半个循环。较低供电电源可省略能量存储元件1414，但驱动发射线圈1404的所得高频AC功率可因而具有作为包络叠加的经整流50/60Hz公用电网电力的波形，从而导致较高峰值电压和电流以及较高峰值磁场。可能需要在各个功率电平下避免此问题。
斩波器电路1415可用于转换先前组件1411到1414产生的经整流和平滑DC，且可在发射电路1404的操作频率下将经平滑DC斩波为方波。作为示范性实施方案，此频率可处于20KHz，但可使用产生可行大小发射线圈1404和接收线圈的任何频率。较高频率可允许在电源1410和发射线圈1404两者中使用较小组件，而较低频率可归因于较低开关损耗而产生较高效率。已提议充电系统使用从400Hz到1MHz范围内的频率。
可包含匹配电路1416以作为滤波器执行双重任务，将斩波器电路1415产生的方波转换为具有经抑制谐波的正弦波，且使斩波器电路1415的阻抗与由电容器1417和发射线圈1404的电感器1405组成的谐振电路匹配。由于匹配电路1416正在高频率下操作，所以组件可相对较小，但必须具有高质量以避免损耗。电容器1417可与发射电路1404中的电感器1405并联或串联，但在任何情况下可具有最高质量以避免当在此装置中流动的电流由于谐振电路的操作Q而倍增时的损耗。类似地，发射电路1406中的电感器1405可由高质量组件组成以避免损耗。可使用李兹线增加表面积且最大程度利用绕组中的斩波器。或者，线圈发射线圈1404可由具有经选择以保持电阻性损耗为低的厚度、宽度和金属类型的金属条带制成。用于磁性电路的铁氧体材料可经选择以避免操作频率下的饱和、涡电流和损耗。
电源1410可进一步包含负载感测电路(未图示)，用于检测发射线圈1404产生的磁场1408附近有源接收线圈的存在与否。借助实例，负载感测电路监视流动到斩波器电路1415的电流，其受磁场1408附近适当对准的接收线圈的存在与否影响。对斩波器电路1415上的负载的改变的检测可由控制器(未图示)监视，用于确定是否启用功率因数校正电路1413来发射能量和与有源接收线圈通信。斩波器电路1415处测得的电流可进一步用于确定无效对象是否定位在发射线圈1404的充电区内。
图15是可在图13的无线功率转移系统1300中使用且可使用图4-12的用于AC到DC转换的系统的示范性无线功率接收器系统1500的功能框图。接收器系统1500可将高频磁场1508转换为高频AC功率，所述高频AC功率转换为用于为电池(未图示)充电或对装置(未图示)供电的DC功率1530。接收线圈1506包含电感器1507，其连同电容器1521一起形成谐振电路。上文参看图14描述的电感器1507和电容器1521的组件质量的评论此处也适用。匹配电路1522可执行与匹配电路1413类似的功能，只是反过来接收线圈1506产生的高频AC功率阻抗匹配到整流器1523且整流器1523产生的谐波不耦合到接收电路1506。整流器电路1523可用于减小由整流动作产生的谐波且减小匹配电路1522上的滤波要求。举例来说，整流器电路1523可利用和/或包含上文参看图4-12描述的系统的组件和拓扑。这可允许提供高功率因数以增加功率转换的效率，以无线方式接收功率且将所述功率提供到负载(例如，用于充电的电池)。
可使用能量存储元件1524使脉冲DC平滑为恒定DC。能量存储元件1524可在高频率(与图14的能量存储元件1414相比)下操作，因此组件可较小。可使用开关模式电源1525来响应于电池管理系统(未图示)调节DC电压以及可能DC电流。作为替代，开关模式电源1525的调节功能可提供在电源1410内的发射器处，但此方法可取决于从接收器系统1400到电源1410的快速且可靠通信链路且向整个系统添加复杂性。
图16是用于对可包含图13的无线功率转移系统1300的电动车辆1650充电的示范性系统的图。无线功率转移系统1600实现当电动车辆1650停放在充电基底系统1610a附近时电动车辆1650的充电。说明停放区域中用于待停放在对应充电基底系统1610a、1610b上的两个电动车辆的空间。在一些实施例中，本地配电中心1640可连接到功率干线1642且经配置以将交流电(AC)或直流电(DC)供应经由功率链路(或电源)1602提供到充电基底系统1610a。充电基底系统1610a还包含如上文描述用于以无线方式转移或接收功率的发射线圈1604a。电动车辆1612可包含电池单元1634、接收线圈1606和接收器功率转换电路1620。接收线圈1606可与发射线圈1604a交互以如上文描述以无线方式转移功率。
发射线圈1604或接收线圈1606任一者也可称为或配置为“环形”天线。发射线圈1604或接收线圈1606也可在本文中称为或配置为“磁性”天线或感应线圈。术语“线圈”在一个方面中希望指代可以无线方式输出或接收能量用于耦合到另一“线圈”的组件。线圈也可称为经配置以用无线方式输出或接收功率的类型的“天线”。
本地配电中心1640可经配置以经由通信回程1642与外部源(例如，电力网)或经由通信链路1632与充电基底系统1610a通信。
在一些实施例中，接收线圈1606可与发射线圈1604a对准，且因此简单地通过驾驶者相对于发射线圈1604a准确定位电动车辆1650而安置在近场区内。在其它实施例中，可给予驾驶者视觉反馈、听觉反馈或其组合以确定电动车辆1650何时适当停放以用于无线功率转移。在另外其它实施例中，电动车辆1650可通过自动驾驶仪系统定位，自动驾驶仪系统可前后(例如，以曲折移动)移动电动车辆1650直到对准误差已达到可容忍值为止。这可由电动车辆1650在无或有仅最小驾驶者干预的情况下自动且自发执行，条件是电动车辆1650装备有伺服转向轮、超声波传感器和智能以调整车辆。在另外其它实施例中，接收线圈1606、发射线圈1604a或其组合可具有用于使线圈1606和1604a相对于彼此移位和移动以更准确地将其定向且在其间形成更有效耦合的功能性。
充电基底系统1610a可位于多种位置中。作为非限制性实例，一些适宜的位置包含电动车辆所有者家中的停放区域、保留用于常规基于石油的加油站之后无线充电模式化的电动车辆的停放区域，以及例如购物中心和雇佣地点等其它位置处的停放区。
为电动车辆充电以无线方式提供许多益处。举例来说，充电可在无驾驶者干预和操纵的情况下自动、虚拟执行，借此改进对用户的便利性。也可不存在暴露的电接触且无机械磨损，借此改进无线功率转移系统1600的可靠性。可不需要具利用电缆和连接器的操纵，且可不存在可暴露于户外环境中的湿气和水的电缆、插塞或插座，借此改进安全性。也可不存在可见或可接达的插座、电缆和插塞，借此减少对功率充电装置的潜在破坏。此外，由于电动车辆可用作使电力网稳定的分布式存储装置，所以可需要便利的对接到电网解决方案来增加车辆对于车辆到电网(V2G)操作的可用性。
无线功率转移系统1600还可提供美学和非妨碍性优点。举例来说，可不存在可妨碍车辆和/或行人的充电柱和电缆。
在其它实施例中，可使用无线功率转移系统对可使用以无线方式接收的功率操作的多种可再充电电子装置或其它装置充电。图17是另一示范性无线功率发射器1704的功能框图。发射器1704可包含发射电路1706和发射线圈1714。发射电路1706可通过提供振荡信号而将RF功率提供到发射线圈1714，从而致使在发射线圈1714附近产生能量(例如，磁通量)(如上文描述)。发射器1704可在任何适宜的频率下操作。借助实例，发射器1704可在13.56MHz的ISM频带下操作。
如上文描述，发射线圈1706可包含固定阻抗匹配电路1709和滤波器电路1708，其经配置以将谐波发射减小到防止耦合到接收器的装置的自干扰的水平。其它示范性实施例可包含不同滤波器拓扑，包含(但不限于)陷波滤波器，其衰减特定频率同时通过其它频率，且可包含自适应阻抗匹配，所述自适应阻抗匹配可基于可测量发射量度(例如，到线圈1714的输出功率，或由驱动器电路1724汲取的DC电流)变化。发射电路1706进一步包含经配置以驱动如振荡器1723确定的RF信号的驱动器电路1724。发射电路1706包括离散装置或电路，或者可包括集成组合件。来自发射线圈1714的示范性RF功率输出可大约为2.5瓦，用于对电子装置充电。
发射电路1706可进一步包含控制器1715，用于在针对特定接收器的发射相位(或工作循环)期间选择性启用振荡器1723，用于调整振荡器1723的频率或相位，以及用于调整用于实施通信协议(用于经由其附接的接收器与相邻装置交互)的输出功率电平。应注意，控制器1515也可在本文中称为处理器1715。振荡器相位和发射路径中的相关电路的调整可允许减少带外发射，尤其当从一个频率转变到另一频率时。发射器1704可集成到充电垫中，用于以无线方式对多种便携式电子装置充电。
图18是可使用图4-12的用于AC到DC转换的系统的任一者的另一示范性无线功率接收器1808的功能框图。接收器1808包含可包含接收线圈1818的接收电路1810。接收器1808进一步耦合到装置1850以向装置1850提供所接收的功率。应注意，将接收器1808说明为在装置1850外部，但其可集成到装置1850中。能量可以无线方式传播到接收线圈1818且接着经由接收电路1810的其余部分耦合到装置1850。借助实例，充电装置可包含例如移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器(和其它医疗装置)等装置。
接收线圈1818可经调谐以在与发射线圈1714(图7)相同的频率下或在指定范围的频率内谐振。接收线圈1818可与发射线圈1814类似地设定尺寸或可基于相关联装置1850的尺寸不同地设定大小。借助实例，装置1850可为具有小于发射线圈1714的直径或长度的直径或长度尺寸的便携式电子装置。在此实例中，接收线圈1818可实施为多匝线圈以便减小调谐电容器(未图示)的电容值且增加接收线圈的阻抗。借助实例，接收线圈1818可放置在装置1850的大体圆周周围以便使线圈直径最大化且减少接收线圈1818的环形匝(即，绕组)数以及绕组间电容。
如上文参看图17描述，接收电路1810可向接收线圈1818提供阻抗匹配。同样如上文描述，接收电路1810包含用于将所接收RF能量源转换为充电功率以供装置1850使用的功率转换电路1806。功率转换电路1806包含RF到DC转换器1820(例如，整流器)，且还可包含如上文描述的DC到DC转换器1822(调节器)。RF到DC转换器1820可利用如上文参看图4-12描述的一些或所有电路提供高功率因数和谐波含量的减少。接收电路1810可进一步包含用于将接收线圈1818连接到功率转换电路1806或者用于将功率转换电路1806断开连接的开关电路1812。将接收线圈1818与功率转换电路1806断开连接不仅中止装置1850的充电，而且还改变如发射器1704(图17)“所见”的“负载”。接收电路1810进一步包含用于协调本文所描述的接收器1808的处理(包含对本文所描述的开关电路1812的控制)的处理器1816。处理器1816还可调节DC到DC转换器1822以改进性能。
应了解，虽然以上图式展示各种无线充电系统，但本文描述的系统和方法可同样适用于使用非无线连接的充电系统。举例来说，发射线路可直接连接在系统之间以为电池(未图示)充电。
图19是用于将AC转换为DC的示范性方法1900的流程图。虽然参看图4描述，但方法1900可结合参看图5、7、9、11和12-18描述的系统的任一者使用。在框1902处，经由第一整流器电路404a将来自电源402的交流电整流为第一直流电。在框1904处，经由平均电路410对第一直流电求平均以提供第二直流电。平均电路410可包括电感器和电容器。在框1906处，还经由第二整流器电路404b将交流电整流为第三直流电。第一和第二整流器电路404a和404b可包含全波整流器电路，且可共享组件。第一和第二整流器电路404a和404b的每一者可包含包括整流器电路的组合的整流器拓扑。
在框1908处，提供从第二直流电和第三直流电导出的直流电。举例来说，平均电路410和第二整流器电路404b的输出可电连接使得第二和第三直流电组合。可提供从第二直流电和第三直流电导出的直流电来对负载406供电或充电。方法1900可进一步包含至少部分基于以无线方式接收的功率产生交流电。举例来说，404a在一些实施例中，所述方法可进一步包含经由滤波器电路对直流电滤波以使DC平滑到恒定电平。
图20展示用于AC到DC转换的系统的另一示范性功能框图。所述系统可包含功率转换设备2000，其包括用于参看图1-19论述的各种动作的装置2002、2004、2006和2008。
以上描述的方法的各种操作可由能够执行所述操作的任何适当装置(例如，各种硬件和/或软件组件、电路和/或模块)执行。通常，图中所说明的任何操作可由能够执行所述操作的对应功能装置执行。举例来说，用于整流的装置可包括整流器电路，其可为上文描述的整流器电路的任一者或其任何组合。此外，用于求平均的装置可包括平均电路。用于提供直流电的装置可包括如上文参看图4-12描述的电路。
可使用各种不同技艺和技术中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示贯穿以上描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。
结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的此互换性，上文已大致关于其功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。此功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。所描述的功能性可针对每一特定应用以不同方式实施，但此类实施决策不应解释为导致偏离本发明的实施例的范围。
结合本文所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或经设计以执行本文所描述的功能的其任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此类配置。
可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以上述两者的组合体现结合本文所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤及功能。如果实施在软件中，所述功能可作为一个或一个以上指令或代码存储在有形非暂时性计算机可读媒体上或经由所述计算机可读媒体发射。软件模块可驻留于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。将存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息和将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。如本文中所使用，磁盘和光盘包含紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘使用激光以光学方式再现数据。上文的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留于用户终端中。
出于概括本发明的目的，本文已描述本发明的某些方面、优点和新颖特征。应理解，不一定根据本发明的任何特定实施例实现所有此类优点。因此，本发明可以实现或优化如本文教示的一个优点或一组优点的方式体现或实行，而不一定实现如本文可能教示或提示的其它优点。
将容易了解对以上描述的实施例的各种修改，且本文界定的一般原理可适用于其它实施例而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不希望限于本文中所展示的实施例，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (20)

1.一种用于经由磁场无线地接收功率以对负载供电或充电的设备，所述磁场由发射器产生，所述设备包括：
接收电路，其包括线圈，所述接收电路经配置以经由所述磁场无线地耦合功率，响应于所述磁场而在所述接收电路内感应的电压在所述接收电路内产生交流电；
第一整流器电路，其电耦合至所述接收电路，且经配置以将所述交流电整流为第一直流电；
第一滤波器电路，其电耦合至所述第一整流器电路，且包括电感器和电容器，所述第一滤波器电路经配置以基于所述第一直流电输出第二直流电；
第二整流器电路，其电耦合至所述接收电路，经配置以将所述交流电整流为第三直流电；以及
第二滤波器电路，其电耦合至所述第一滤波器电路和所述第二整流器电路的输出，所述第二滤波器电路包括电感器和电容器，且经配置以基于所述第二直流电和所述第三直流电输出第四直流电，所述第四直流电经提供以对所述负载供电或充电。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第三直流电是基于所述第二直流电。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二整流器电路经配置以输出所述第三直流电，从而使得所述第三直流电的最小值由所述第二直流电的值限制，这导致与在所述接收电路内感应的所述电压的未失真的电压波形近似的所述第四直流电的电流波形。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一整流器电路经配置以当所述接收电路内感应的所述电压低于所述第三直流电的所述最小值时，整流所述交流电。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二整流器电路包括全桥整流器电路，所述全桥整流器电路包括和所述第一整流器电路的全桥整流器共享的两个二极管，其中所述第二整流器电路的所述输出耦合至所述第一滤波器电路的所述输出。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第二整流器电路的所述全桥整流器电路的一个或多个二极管经配置以当所述接收电路内感应的电压超过所述第二直流电时，整流所述交流电。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一滤波器电路的所述电感器经配置以提供比所述第二整流器电路的输出的峰值电压电平小的电压电平。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二滤波器电路进一步经配置以大体恒定电平输出所述第四直流电至所述负载。
9.根据权利要求1所述的设备，其中和所述第二整流器电路相比，所述第一整流器电路经配置以在较低电压下操作。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一整流器电路经配置以当所述接收电路内感应的所述电压低于第一电压电平时，整流所述交流电，且所述第二整流器电路经配置以当所述接收电路内感应的所述电压达到或超过所述第一电压电平并且低于第二电压电平时，整流所述交流电，其中所述第二电压电平比所述第一电压电平高。
11.一种用于经由磁场无线地接收功率以对负载供电或充电的方法，所述磁场由发射器产生，所述方法包括：
在无线功率接收器处经由所述磁场无线地耦合功率，响应于所述磁场而在所述无线功率接收器内感应的电压在所述无线功率接收器内产生交流电；
将所述交流电整流为第一直流电；
对所述第一直流电滤波以基于所述第一直流电输出第二直流电；
将所述交流电整流为第三直流电；以及
对所述第二直流电和所述第三直流电滤波以输出第四直流电，所述第四直流电经提供以对所述负载供电或充电。
12.根据权利要求11所述的方法，其中对所述第一直流电滤波以输出所述第二直流电包括经由电感器和电容器对所述第一直流电滤波。
13.根据权利要求11所述的方法，其中对所述第二直流电和所述第三直流电滤波包括经由电感器和电容器对所述第二直流电和所述第三直流电滤波。
14.根据权利要求11所述的方法，其中将所述交流电整流为第三直流电包括整流所述交流电以输出所述第三直流电，从而使得所述第三直流电的最小值由所述第二直流电的值限制。
15.根据权利要求14所述的方法，其中对所述第二直流电和所述第三直流电滤波包括输出所述第四直流电，从而使得所述第四直流电的电流波形与在所述接收电路内感应的所述电压的未失真的电压波形近似。
16.根据权利要求11所述的方法，其中将所述交流电整流为所述第一直流电包括经由第一整流器电路将所述交流电整流为所述第一直流电，其中对所述第一直流电滤波以输出所述第二直流电包括经由第一滤波器电路对所述第一直流电滤波以输出所述第二直流电，其中将所述交流电整流为所述第三直流电包括经由第二整流器电路将所述交流电整流为所述第三直流电，且其中对所述第二直流电和所述第三直流电滤波包括经由第二滤波器电路对所述第二直流电和所述第三直流电滤波。
17.一种用于经由磁场无线地接收功率以对负载供电或充电的设备，所述磁场由发射器产生，所述设备包括：
用于经由所述磁场无线地耦合功率的装置，响应于所述磁场而在所述用于无线地耦合的装置内感应的电压在所述用于无线地耦合的装置内产生交流电；
用于将所述交流电整流为第一直流电的装置；
用于对所述第一直流电滤波以基于所述第一直流电输出第二直流电的装置；
用于将所述交流电整流为第三直流电的装置；以及
用于基于所述第二直流电和所述第三直流电输出第四直流电的装置。
18.根据权利要求16所述的设备，其中所述用于经由所述磁场无线地耦合功率的装置包括线圈，其中所述用于将所述交流电整流为第一直流电的装置包括第一整流器电路，其中所述用于输出第二直流电的装置包括第一滤波器电路，其中所述用于将所述交流电整流为第三直流电的装置包括第二整流器电路，其中所述用于输出第四直流电的装置包括第二滤波器电路。
19.根据权利要求16所述的设备，其进一步包括用于经由电感器和电容器对所述第一直流电滤波的装置。
20.根据权利要求16所述的设备，其中所述用于将所述交流电整流为第三直流电的装置包括用于将所述交流电整流以输出所述第三直流电的装置，从而使得所述第三直流电的最小值由所述第二直流电的值限制，这导致与在所述接收电路内感应的所述电压的未失真的电压波形近似的所述第四直流电的电流波形。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013223380A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Sony Corp 送電装置、非接触電力伝送システムおよび信号生成方法
JP2013223409A (ja) * 2012-04-19 2013-10-28 Sony Corp 送電装置、非接触電力伝送システムおよび信号生成方法
US9143030B2 (en) 2012-10-09 2015-09-22 Teledyne Reynolds, Inc. Passive power factor correction incorporating AC/DC conversion
KR20150021285A (ko) * 2013-08-20 2015-03-02 엘지이노텍 주식회사 무선전력 수신장치
FR3011696B1 (fr) * 2013-10-09 2015-12-11 Schneider Electric Ind Sas Systeme de conversion d' energie, ensemble de rechargement par induction et procedes d' emission et de reception de donnees associes
US10079510B2 (en) * 2013-12-20 2018-09-18 Auckland Uniservices Limited Inductive power transfer pick-up circuit with output current doubler
EP3096437B1 (en) * 2014-01-08 2020-11-04 LG Innotek Co., Ltd. Wireless power transfer device and wireless power transfer method
US9312750B2 (en) * 2014-01-22 2016-04-12 The University Of Hong Kong Electronic apparatus and control method for high frequency AC to DC conversion
KR101535038B1 (ko) * 2014-08-27 2015-07-08 현대자동차주식회사 차량의 무선 충전 방법
KR20160046187A (ko) * 2014-10-20 2016-04-28 삼성전자주식회사 안테나 구조 및 그 안테나 구조를 갖는 전자 장치
US9843251B2 (en) * 2015-06-17 2017-12-12 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Rectifier and method of controlling the same
EP3229360B1 (en) * 2016-04-08 2019-06-05 Blue Inductive GmbH Mimo converter
US20180062419A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device for wirelessly receiving power and method for controlling the same
US10355514B2 (en) 2016-08-29 2019-07-16 Apple Inc. Rectifier arbitration in wireless charging systems
TWI629846B (zh) * 2017-06-20 2018-07-11 國立交通大學 無線能量擷取與管理裝置
DE102019122659A1 (de) 2019-08-22 2021-02-25 Jungheinrich Aktiengesellschaft Flurförderzeug mit einem Einbauladegerät
DE102019122658A1 (de) 2019-08-22 2021-02-25 Jungheinrich Aktiengesellschaft Ladegerät für ein Flurförderzeug
WO2024147091A1 (en) * 2023-01-03 2024-07-11 B. G. Negev Technologies And Applications Ltd., At Ben-Gurion University System and method for wireless power factor corrected ac power delivery without an active grid-side converter
DE102023101359A1 (de) * 2023-01-19 2024-07-25 Jungheinrich Aktiengesellschaft Ladegerät für ein Flurförderzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07194123A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Canon Inc 電源装置
CN1809954A (zh) * 2004-07-29 2006-07-26 三菱电机株式会社 多路整流电路
CN201199672Y (zh) * 2008-05-16 2009-02-25 力信兴业股份有限公司 具有单级功率因子校正电路的返驰式转换装置
CN102246405A (zh) * 2008-08-20 2011-11-16 电方便有限公司 用于单相和多相系统的通用ac-dc同步整流技术

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3641420A (en) 1970-03-12 1972-02-08 Peter L Richman Harmonic-insensitive ac-to-dc converter
JPS6490848A (en) * 1987-09-30 1989-04-07 Sawafuji Electric Co Ltd Power supply controller for window glass heater
US5006973A (en) * 1990-03-28 1991-04-09 The Boeing Company Autotuned resonant power source
US5162663A (en) * 1990-09-28 1992-11-10 Ncr Corporation Selective output disconnect for a single transformer converter
US5532917A (en) 1993-02-17 1996-07-02 Astec International, Ltd. Power factor corrected rectifying circuit
US5510974A (en) * 1993-12-28 1996-04-23 Philips Electronics North America Corporation High frequency push-pull converter with input power factor correction
JPH08289555A (ja) 1995-04-14 1996-11-01 Kyosan Electric Mfg Co Ltd ３相整流器
JPH09171325A (ja) * 1995-12-19 1997-06-30 Minolta Co Ltd 誘導加熱定着装置
JPH1032981A (ja) 1996-07-16 1998-02-03 Daikin Ind Ltd 電源装置
US5907481A (en) * 1997-10-31 1999-05-25 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Double ended isolated D.C.--D.C. converter
US6346778B1 (en) * 1998-01-20 2002-02-12 Bytecraft Pty Ltd AC power converter
US6490177B1 (en) * 1998-10-05 2002-12-03 Salvador Figueroa Resonant power converter with primary-side tuning and zero-current switching
US6392902B1 (en) * 2000-08-31 2002-05-21 Delta Electronics, Inc. Soft-switched full-bridge converter
GB0025014D0 (en) * 2000-10-12 2000-11-29 Gspk Electronics Ltd Power converter circuitry
US6950319B2 (en) * 2003-05-13 2005-09-27 Delta Electronics, Inc. AC/DC flyback converter
JP2005027400A (ja) 2003-06-30 2005-01-27 Tsubakimoto Chain Co 非接触受電装置
JP2005110486A (ja) * 2003-08-06 2005-04-21 Sony Corp スイッチング電源回路
US6992902B2 (en) * 2003-08-21 2006-01-31 Delta Electronics, Inc. Full bridge converter with ZVS via AC feedback
US7417485B1 (en) 2003-09-23 2008-08-26 Cypress Semiconductor Corporation Differential energy difference integrator
US7215100B2 (en) 2005-03-21 2007-05-08 Teleflex Canada Inc. Generator transient regulator
KR100638484B1 (ko) * 2005-07-09 2006-11-02 학교법인 포항공과대학교 고효율 역률 개선 회로
US7149097B1 (en) 2005-08-17 2006-12-12 Synditec, Inc. AC/DC converter with power factor correction
US20070047275A1 (en) * 2005-08-30 2007-03-01 Hesterman Bryce L Bipolar power supply with lossless snubber
US7880577B1 (en) * 2006-08-25 2011-02-01 Lockheed Martin Corporation Current doubler rectifier with current ripple cancellation
US7420827B2 (en) * 2006-10-10 2008-09-02 Condor D.C. Power Supplies Inc. Self oscillating inrush current limiting converter
TWI319930B (en) * 2006-11-10 2010-01-21 Multiplex dc voltage regulation output circuit
US20090295300A1 (en) * 2008-02-08 2009-12-03 Purespectrum, Inc Methods and apparatus for a dimmable ballast for use with led based light sources
US8233298B2 (en) * 2008-06-05 2012-07-31 Delta Electronics, Inc. Power factor correction rectifier that operates efficiently over a range of input voltage conditions
US8532724B2 (en) * 2008-09-17 2013-09-10 Qualcomm Incorporated Transmitters for wireless power transmission
CN201323473Y (zh) * 2008-11-14 2009-10-07 华南理工大学 一种体内微机电系统无线能量传输装置
DE102009008635A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-19 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsanordnung zum Umwandeln einer Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung, Nachrüstlampe mit solch einer Schaltungsanordnung, sowie Beleuchtungssystem
JP5621203B2 (ja) 2009-03-30 2014-11-12 富士通株式会社 無線電力供給システム、無線電力供給方法
WO2010125864A1 (ja) * 2009-04-27 2010-11-04 株式会社村田製作所 ワイヤレス電力伝送端末
US7859872B1 (en) * 2009-05-24 2010-12-28 Kaiser Systems, Inc. Load voltage-independent active power control of power converters
US8374545B2 (en) * 2009-09-02 2013-02-12 Qualcomm Incorporated De-tuning in wireless power reception
US8559873B2 (en) * 2009-11-20 2013-10-15 Qualcomm Incorporated Forward link signaling within a wireless power system
US8300440B2 (en) * 2009-12-04 2012-10-30 ConvenientPower HK Ltd. AC-DC converter and AC-DC conversion method
JP5530212B2 (ja) * 2010-02-10 2014-06-25 株式会社日立製作所 電源装置、ハードディスク装置、及び電源装置のスイッチング方法
US8750007B2 (en) * 2010-03-23 2014-06-10 Qualcomm Incorporated Power conversion
CN102064708B (zh) * 2010-08-13 2014-08-27 南京博兰得电子科技有限公司 电流输入型并联谐振直/直变换器及方法
US20120044729A1 (en) * 2010-08-23 2012-02-23 Microsemi Corporation Bridgeless coupled inductor boost power factor rectifiers
JP5853366B2 (ja) * 2010-12-24 2016-02-09 富士通株式会社 電源装置、情報処理装置
US8908400B2 (en) * 2010-12-29 2014-12-09 National Semiconductor Corporation Voltage multiplication in a wireless receiver
CN102130599B (zh) * 2011-03-24 2013-02-27 浙江大学 交叉整流的输入并联输出并联组合变换器
US20120275195A1 (en) * 2011-04-28 2012-11-01 Lorenzo Cividino Low Noise, Highly Isolated Power Supply
KR101322843B1 (ko) * 2011-05-17 2013-10-28 삼성전자주식회사 전력 수신단을 사용한 무선 전력 전송을 위한 장치 및 방법
US8736368B2 (en) * 2011-08-16 2014-05-27 Qualcomm Incorporated Class E amplifier overload detection and prevention
US20130049674A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Qualcomm Incorporated Integrated photo voltaic solar plant and electric vehicle charging station and method of operation
US20130077360A1 (en) * 2011-09-26 2013-03-28 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for rectifier filtering for input waveform shaping
US9496755B2 (en) * 2011-09-26 2016-11-15 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for rectifier filtering for input waveform shaping
JP5838768B2 (ja) * 2011-11-30 2016-01-06 ソニー株式会社 検知装置、受電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法
CN103151906B (zh) * 2011-12-06 2015-04-22 上海儒竞电子科技有限公司 无需额外电源的自举驱动电路
US9030051B2 (en) * 2011-12-13 2015-05-12 Texas Instruments Incorporated Wireless power transmission with improved modulation ripple
CN104205264B (zh) * 2012-01-23 2016-11-09 犹他州立大学 无线电力传输系统
JP5476400B2 (ja) * 2012-01-30 2014-04-23 株式会社日立製作所 電力変換装置、電力変換装置の制御方法、およびハードディスク装置
US8687388B2 (en) * 2012-01-31 2014-04-01 Delta Electronics, Inc. Three-phase soft-switched PFC rectifiers
US9093215B2 (en) * 2012-05-07 2015-07-28 Qualcomm Incorporated Push-pull driver for generating a signal for wireless power transfer
TWI466421B (zh) * 2012-12-05 2014-12-21 Hep Tech Co Ltd Method of Activation Method of Passive AC and DC Converter and Its Function Correction Circuit
US20140177305A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Qualcomm Incorporated Gate drive circuit for synchronous rectification
US9178441B2 (en) * 2013-05-17 2015-11-03 Analog Devices, Inc. Power converter control to avoid imbalance and transformer saturation
US20160043658A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Osram Sylvania Inc. Isolated transformer-less capacitive power supply
US9929595B2 (en) * 2014-08-25 2018-03-27 NuVolta Technologies Wireless power transfer system and method
KR101704181B1 (ko) * 2015-04-02 2017-02-07 현대자동차주식회사 차량용 충전기
US9985442B2 (en) * 2015-09-24 2018-05-29 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer receiver having closed loop voltage control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07194123A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Canon Inc 電源装置
CN1809954A (zh) * 2004-07-29 2006-07-26 三菱电机株式会社 多路整流电路
CN201199672Y (zh) * 2008-05-16 2009-02-25 力信兴业股份有限公司 具有单级功率因子校正电路的返驰式转换装置
CN102246405A (zh) * 2008-08-20 2011-11-16 电方便有限公司 用于单相和多相系统的通用ac-dc同步整流技术

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Publication number Publication date
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KR101980426B1 (ko) 2019-05-20
HUE030018T2 (en) 2017-04-28
KR20140094611A (ko) 2014-07-30
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